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TD-LTE流媒体视频VMOS评估指标体系与优化方法研究

http://www.c114.com.cn ( 2018/11/20 11:51 )

摘要:

移动网络已经从提供最基本的语音交流与短信传递,演进到提供丰富多彩的数据业务连接,实现文本,图形,视频等综合业务的体验。

移动网络建设已经从以语音为核心,走向以数据为核心的网络规划与建设。随着LTE 网络的普及,运营商已经逐步具备提供有质量保证的视频业务能力。移动网络的新增流量大部分来自于视频,视频业务已成为运营商收入的主要来源。视频加速向LTE网络的迁移,高清视频在移动网络将无处不在。移动宽带网络将提供有质量保证的无处不在的720P和1080P视频流。

因此,我们需要一系列的指标来衡量移动网络的视频业务性能,进而反映用户在观看视频的体验,移动视频MOS将成为衡量视频网络性能的基本准则。

关键字:720P、1080P、视频MOS、流媒体、视频业务

Abstract

The mobile network has evolved from providing the most basic voice communication and short message delivery, to providing a variety of data service connections, and implementing integrated services such as text, graphics, and video.

The construction of mobile networks has evolved from voice as the core to data-centric network planning and construction. With the popularity of LTE networks, operators have gradually had the ability to provide quality assured video services. Most of the new traffic in mobile networks comes from video, and video services have become the main source of revenue for China Mobile. Video accelerates the migration to LTE networks, and high-definition video will be ubiquitous on mobile networks. The mobile broadband network will provide quality guaranteed ubiquitous 720P and 1080P video streams.

Therefore, we need a series of indicators to measure the video service performance of mobile networks, and then reflect the experience of users watching video. Mobile video MOS will become the basic criteria for measuring the performance of video networks.

Keywords:720P, 1080P, Video MOS, Streaming Media, Video Services

 

随着LTE网络覆盖进一步完善、配备高清屏幕智能终端的普及以及国家针对电信业“提速降费”政策的进一步落实。越来越多的用户使用移动网络观看高清流媒体视频。作为典型大包业务的流媒体视频业务必将成为移动互联网新的营收增长点。

1、流媒体视频V-MOS评分机制研究

流媒体的英文名称为:Stream Media,它其实就是一种流式媒体。是一种可以使音频、视频和其他多媒体信息能够在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术,可以实现边下载、边观看。流媒体技术广泛应用于网上点播、在线视听、网上直播等。

国内主流视频类APP(优酷、搜狐、腾讯、爱奇艺、乐视等)均是OTT视频,OTT视频是指基于TCP/HTTP传输,使用HTTP Progressive Download/HPD(HTTP渐进下载)和HTTP Live Streaming/DASH(HTTP直播流媒体)协议的开放互联网的视频服务。用户在使用客户端观看网络视频时,只需在开始播放之前等待一段较短的时间用于下载和缓冲该媒体文件最前面的一部分数据,之后便可以一边下载一边播放。

Mobile V-MOS:移动视频体验综合指标。正常播放得分1-5分,其中最低分1分,最高分5分,如无法播放得分为-1分。

MOS分值
主观意见
主观感受
5
优秀
无感知
4
良好
无感知但些许恼人的
3
一般
轻微恼人的
2
恼人的
1
很差
非常恼人的

1.1V-MOS基准得分研究

S-Quality:视频原始信号经过采样和编码损伤后的质量(1-5分);决定了V-MOS的基准分。影响S-Quality得分的主要因素有:视频分辨率(360P,480P,720P,1080P,2K,4K等)、视频码率、视频编码压缩算法(H.264,H.265,VP9等)、视频编码等级(MAIN,BASE,HIGH等)。

下表为1080P视频在不同的视频码率、视频编码压缩算法、视频编码等级组合下S-Quality得分,得分范围为4.198分-4.499分。

在“网络缓冲零时延、播放无卡顿”的情况下S-Quality得分即为V-MOS最终得分。

视频码率kbps
视频分辨率
视频编码压缩算法
视频编码等级
S-Quality
2000
1080P
H.264
HIGH
4.198
50000
1080P
H.264
HIGH
4.499
3080
1080P
H.264
BASE
4.280
3080
1080P
H.265
BASE
4.430
3080
1080P
VP9
BASE
4.346
3080
1080P
H.264
MAIN
4.280
3080
1080P
H.265
MAIN
4.430
3080
1080P
VP9
MAIN
4.346
3080
1080P
H.264
HIGH
4.346
3080
1080P
H.265
HIGH
4.453
3080
1080P
VP9
HIGH
4.346

下表为日常测试720P、1080P典型S-Quality得分值。其中视频码率为外场测试视频码率平均值(目前流媒体视频一般采用动态码率进行压缩。随着影片画面场景和网络带宽情况变化,视频码率是动态变化的)。从下表可以看出1080P视频的V-MOS的基准得分要比720P高约0.474分。

视频码率kbps
视频分辨率
视频编码压缩算法
视频编码等级
S-Quality
1610
720P
H.264
HIGH
3.872
3080
1080P
H.264
HIGH
4.346

下表为不同视频分辨率典型S-Quality值,随着分辨率(视频清晰度)升高,S-Quality也逐渐增加:

视频码率kbps
视频分辨率
视频编码压缩算法
视频编码等级
S-Quality
800
360P
H.264
HIGH
2.706
1100
480P
H.264
HIGH
3.515
2000
720P
H.264
HIGH
3.911
4500
1080P
H.264
HIGH
4.418
10000
2K
H.264
HIGH
4.728
100000
4K
H.264
HIGH
4.896

1.2V-MOS扣分因子研究

S-Loading、S-Stalling代表网络传输对本地播放造成的损伤,两者为V-MOS得分的扣分因子。

S-Loading:视频经过网络传输后,初始缓冲的得分(1-5分);S-Loading与 “视频初始缓冲感知时延”相关,随着“视频初始缓冲感知时延”的增加S-Loading分值逐渐减少,最终V-MOS得分也逐渐减少。

S-Stalling:视频经过网络传输后,播放卡顿的得分(1-5分);S-Stalling与 “卡顿时长占比”相关。随着“卡顿时长占比”的增加S-Stalling分值逐渐减少,最终V-MOS得分也逐渐减少。

在V-MOS评分过程中 “视频初始缓冲感知时延”、“卡顿时长占比”两项指标分别表征了视频播放的不同阶段。其中“视频初始缓冲感知时延”表征了是否可及时播放,“卡顿时长占比”表征是否可流畅播放。在整个Mobile V-MOS评分体系中两者相辅相成共同决定了最终的V-MOS得分。

下面两幅图给出了不同“卡顿时长占比”与不同“视频初始缓冲感知时延”下V-MOS打分情况。由得分趋势来看,在满足一定V-MOS得分的前提下随着“卡顿时长占比”的增加,对于“视频初始缓冲感知时延”要求越来越严格。同理,随着“视频初始缓冲感知时延”的增加对于“卡顿时长占比”要求越来越严格。

720P不同“卡顿时长占比”VS不同“视频初始缓冲感知时延”V-MOS得分趋势

1080P不同“卡顿时长占比”VS不同“视频初始缓冲感知时延”V-MOS得分趋势

2、流媒体视频V-MOS提升优化方法

通过视频感知V-MOS提升优化工作发现:无线环境差、频繁切换、网络负荷高等对V-MOS打分影响较大,从上文评分机制和关联指标分析可知,提升V-MOS的关键点在与基础速率提升。

针对V-MOS优化提升思路如下:

针对V-MOS得分低问题分析主要从2个纬度5个方向进行分析和优化。首先分析V-MOS得分低是初始播放阶段“视频初始缓冲感知时延”大,还是后续播放过程中“卡顿时长占比”高导致。具体可看指标统计中“S-Loading, S-Stalling”等2项得分是否较低。针对上述问题进行细化分析主要从5个方面展开。

  • 测试终端问题;测试参数配置不合理;终端性能问题。
  • 覆盖问题;弱覆盖、过覆盖、重叠覆盖高。
  • 干扰问题;内部干扰、外部干扰。
  • 频繁切换问题;覆盖不合理、切换策略设置不合理。
  • 调度性能问题:基站硬件故障、传输问题、视频服务器性能问题、参数设置不合理、基站负荷高。

3、总结

流媒体业务在移动互联网趋势下使用场景和频次越来越多,对于流媒体业务的感知提升越发显得重要,而对于V-MOS的提升主要在于提升基础速率,在保障测试终端性能、测试配置正确、基站调度正常的前提下,提升网络覆盖、降低网络干扰、减少频繁切换。

作者:大唐移动通信设备有限公司 吴俤仔   来源:C114通信网

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